关于边坡工程专项论证强制性规定的分析

2021-03-31方玉树

重庆建筑 2021年9期

方玉树

（1陆军勤务学院，重庆 401311；2岩土力学与地质环境保护重庆市重点实验室，重庆 401311）

0 引言

全文强制的《建筑和市政地基基础通用规范》（GB 55003—2021）（以下称《地基通用规范》）第8.1.5条作出了关于边坡工程专项论证的规定，要求对下列边坡工程进行专项论证：（1）边坡高度大于30m的岩石边坡；（2）边坡高度大于15m的土质边坡；（3）土、岩混合及地质条件复杂的边坡；（4）已有崩塌、滑坡的边坡；（5）周边已有永久性建（构）筑物与市政工程需要保护的边坡；（6）外倾结构面并有软弱夹层的边坡；（7）膨胀土边坡；（8）采用新结构、新技术的边坡。

相对于那些不做专项论证的边坡工程而言，一些边坡工程的专项论证是一个新增的环节，不是非做不可的专项论证，增加了工程成本，延缓了工程进度。因此，对边坡工程专项论证这个议题进行分析有现实意义。本文对此进行讨论，并提出建议。

鉴于上述8种情形存在重叠区域，为叙述简便起见，在讨论中，上述8种情形视为相互独立，例如：第4种情形以外的边坡工程均视为不存在已有崩塌、滑坡的边坡工程；第5种情形以外的边坡工程均视为周边没有需要保护的永久性建（构）筑物与市政工程的边坡工程；第6种情形以外的边坡工程均视为无外倾结构面或无软弱夹层的边坡工程；第7种情形以外的边坡工程均视为非膨胀土边坡工程。

1 讨论

（1）采用新结构、新技术的工程需进行专项论证的要求已在我国相关法规和部门规章中有规定，《地基通用规范》重复规定是不必要的，因为没有这样的规定，采用新结构、新技术的边坡工程也要进行专项论证；同时，《地基通用规范》对边坡工程作此规定也与该规范对同样是对永久工程的地基处理工程和基础（包括桩基础）工程不作此规定有矛盾，因为地基处理工程也可能采用新技术，基础（包括桩基础）工程也可能采用新技术和新结构。

（2）边坡高度和坡度都是以0为下极限值的，如果切坡高度仅有1m且坡顶平缓，对膨胀土边坡、土岩混合及地质条件复杂的边坡、有外倾结构面并有软弱夹层的边坡、周边已有永久性建（构）筑物与市政工程需要保护的坚硬完整岩石边坡工程进行专项论证是没有必要的；如果放坡后的边坡坡角仅有几度，任何边坡工程的专项论证都是没有必要的（此时不存在采用新技术或新结构的问题），这些边坡工程按正常程序实施即可。

（3）“外倾结构面并有软弱夹层的边坡”的提法语句不通，应改为“有外倾结构面并有软弱夹层的边坡”或“结构面外倾并有软弱夹层的边坡”。

有外倾结构面并有软弱夹层的边坡包括有外倾软弱夹层的边坡和有外倾结构面并有其他软弱夹层的边坡。对所有有外倾结构面并有软弱夹层的边坡工程均进行专项论证是不必要的：

①与有外倾软弱夹层的边坡相比，软土边坡就是有无数个外倾软弱夹层（包括无数个倾角变化的外倾软弱夹层即无数个形态为曲面的外倾软弱夹层）的边坡，既然对软土边坡工程不要求进行专项论证，对有外倾软弱夹层的边坡工程也不应要求进行专项论证；

②在软弱结构面中，除了软弱夹层，还有不属于夹层的软弱结构面。既然对有外倾结构面并有不属于夹层之软弱结构面的边坡工程不要求进行专项论证，对有外倾结构面并有软弱夹层的边坡工程也不应要求进行专项论证；

③与有外倾结构面并有软弱结构面的边坡工程设计相比，软弱结构面发现与否更加重要，有软弱结构面而未发现时设计风险更高。而当出现这种情况时，如果其他条件未跨过专项论证门槛，那么，因勘察报告已判明边坡不是有外倾结构面并有软弱结构面的边坡，相应边坡工程进程无法插入专项论证环节。既然如此，有外倾结构面并有软弱结构面的边坡工程因设计风险比有软弱结构面而未发现的边坡工程低，也无需增加专项论证环节。

（4）对周边已有永久性建（构）筑物与市政工程需要保护的边坡工程进行专项论证存在两个问题：

①易导致专项论证范围过大。受边坡影响的已有永久性建（构）筑物与市政工程自然是需要保护的对象，但《地基通用规范》未对边坡影响范围进行界定，不同人对边坡影响范围有不同的理解，从而对已有永久性建（构）筑物与市政工程是否为边坡工程保护对象有不同的理解。因此，在实际工程中，为避免违反《地基通用规范》强制性规定，很可能对很多已有永久性建（构）筑物与市政工程不属于其保护对象的边坡工程也进行专项论证；

②存在专项论证范围矛盾现象。周边是周围的意思，故“周边已有永久性建（构）筑物与市政工程需要保护的边坡工程”中的“周边”指的是边坡工程周边。和学校周边不包括学校自身、建筑物周边不包括建筑物自身一样，边坡工程周边不包括边坡工程自身。因此，对“周边已有永久性建（构）筑物与市政工程需要保护的边坡工程”进行专项论证的要求排除了边坡工程自身已有永久性建（构）筑物与市政工程需要保护的情况。在其他条件相同时，如果周边已有永久性建（构）筑物与市政工程需要保护的边坡工程需要专项论证，那么，自身已有永久性建（构）筑物与市政工程需要保护的边坡工程更需要论证；反过来说，如果对后者无需专项论证，那么对前者也无需专项论证。可见，对周边已有永久性建（构）筑物与市政工程需要保护的边坡工程进行专项论证的要求是存在矛盾的。

（5）已有崩塌、滑坡的边坡就是在崩塌、滑坡区域进行开挖或堆填所形成的边坡。在崩塌、滑坡区域进行开挖或堆填，有时正是崩塌或滑坡治理所采取的必要措施。这种具有崩塌或滑坡治理功能的边坡工程作为崩塌或滑坡治理工程或其一部分可以按正常程序实施。

（6）“土、岩混合及地质条件复杂的边坡”的提法有两个问题：一是“土、岩混合”应改为“土岩组合”，因为土和岩石是可以组合而无法混合的；二是“土岩组合及地质条件复杂的边坡”应改为“土岩组合且地质条件复杂的边坡”，因为“土岩组合及地质条件复杂的边坡”有可能理解为“土岩组合边坡及地质条件复杂的边坡”，而后者是两种情形的边坡。

《地基通用规范》出现“土、岩混合边坡”的错误提法是不应该的，因为：《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）[1]和《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）[2]已经采用了“土岩组合地基”的提法，只是不恰当地将大块孤石出露的地基归入了土岩组合地基（在粒组划分中，大块孤石无论有多大，也无论是否出露，都属于块石这个粒径最大的粒组。因此，大块孤石出露的土仍是土，相应地基仍是土质地基。虽然大块孤石出露的地基与土岩组合地基一样均匀性差，但不属于土岩组合地基）。

因《地基通用规范》未对“地质条件复杂”与“地质条件不复杂”进行界定，不同人对地质条件是否复杂有不同的理解。考虑到土体与岩体二者性质差异往往较大，土岩组合边坡难以符合地质条件简单的标准，在实际工程中，为避免违反《地基通用规范》强制性规定，很可能把对土岩组合且地质条件复杂的边坡工程进行专项论证的要求变成对所有土岩组合边坡工程都进行专项论证的要求。而对所有土岩组合边坡工程均进行专项论证是不必要的，因为：这里的土岩组合边坡并无土层厚度下限的规定，大多数被视为岩石边坡的边坡都有薄土层覆盖，在严格意义上都属于土岩组合边坡。在同等条件下，土层厚度仅有十几厘米的土岩组合边坡并不比无土层的岩石边坡增加多少设计风险；岩体坚硬完整且土岩界面不是相对较弱结构面（如残积土与下伏岩石界面）时，且岩体坚硬完整时土岩组合边坡也不比相同高度的土质边坡增加多少设计风险。

虽然《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）[3]（以下称《边坡规范》2013版）第4.1.9条提供了边坡地质环境复杂程度判别标准，但“地质条件复杂”与“地质条件不复杂”的界限不清的状况未获改变。该规范给出的“地质环境复杂”的标准是“组成边坡的岩土体种类多，强度变化大，均匀性差，土质边坡潜在滑面多，岩质边坡受外倾结构面或外倾不同结构面组合控制，水文地质条件复杂”。如果《地基通用规范》所称“地质条件复杂”以此为标准，则存在下列问题：

① “组成边坡的岩土体种类多”“强度变化大”“均匀性差”“水文地质条件复杂”均无标准，对于这些因素各自是否达到“多”“大”“差”和“复杂”这个层级，不同人有不同的理解；

②土质边坡潜在滑面多少用作判别土质边坡地质环境复杂程度的因素是错误的，因为均质的土质边坡也可以有无数个潜在滑面；

③“岩质边坡受外倾结构面或外倾不同结构面组合控制”也无标准，对于岩质边坡是否“受外倾结构面或外倾不同结构面组合控制”，不同人也有不同的理解：有的以外倾结构面或外倾不同结构面组合的有无为标准；有的以边坡沿其滑动这种模式下的稳定系数是否未达到稳定安全系数为标准；有的以边坡沿其滑动这种模式下的主动岩石压力是否大于0为标准（因为《边坡规范》2013版是以主动岩石压力或其与增大系数的乘积为作用在支护结构上的岩石荷载的）；有的以边坡沿其滑动这种模式下的主动岩石压力是否大于由岩体等效内摩擦角决定的主动岩石压力为标准（因为《边坡规范》2013版中的主动岩石压力有沿结构面滑动这种模式下的主动岩石压力和由岩体等效内摩擦角决定的主动岩石压力两种）。

应当指出，第三个和第四个标准是错误的。《边坡规范》2013版中的主动岩石压力是基于极限平衡（即挡墙反力作用下稳定系数为1）算得的，当沿外倾结构面滑动这种失稳模式下的边坡稳定系数不小于1而小于稳定安全系数时，相应主动岩石压力为0或为负值。这是不正常的，也是不安全的，这是《边坡规范》2013版抗失稳支护结构岩土荷载计算方法存在的诸多问题中的最大问题。改用按稳定性公式反算法能消除这些问题[4]。

第四个标准错误的另一个原因是由岩体等效内摩擦角决定的主动岩石压力在概念上是完全错误的，因为：岩体等效内摩擦角根本不存在，与岩体粘聚力和岩体内摩擦角的作用远远不等效，会导致抗滑稳定性由“稳定”这个最高层级越过“基本稳定”和“欠稳定”这两个层级变成“不稳定”这个最低层级，拉裂变形变成滑动失稳，无滑动面变成存在倾角为破裂角、取值随意的滑动面，拉裂变形机制产生的荷载变成了滑动机制产生的荷载。改用静止压力修正法能消除这些问题[4]。

（7）对高度超过30m的岩质边坡和高度超过15m的土质边坡进行专项论证的规定存在下列问题：

① 该规定可能与《边坡规范》2013版第1.0.2条“本规范适用于岩质边坡高度为30m以下（含30m）、土质边坡高度为15m以下（含15m）的建筑边坡工程……超过上述限定高度的边坡工程……除应符合本规范的规定外，尚应进行专项设计，采取有效、可靠的加强措施”的规定有关，但这一规定依据不足。

a）关于土质边坡

高度较大的土质边坡的失稳方式是滑动，其治理设计能确保边坡在设计使用期稳定即可，而无论边坡高度是否超过15m，抗滑治理（放坡或支护）设计都不需要设计人自己想办法或采取加强措施。比如：高度较大的土质边坡的坡率允许值可以而且应该通过稳定性计算分析确定。因此，无论边坡高度是否超过15m或超过一些规范提供的坡率允许值表的高度限值（10m），土质边坡坡率允许值的确定都不需要设计人自己想办法。

上述情况说明，将进行专项论证的土质边坡高度起点定为15m缺乏依据。

b）关于岩质边坡

《边坡规范》2013版的边坡岩体等效内摩擦角标准值表注解1指出：“表中数据适用于高度为不大于30m的边坡。当高度大于30m时，应做专门研究。”从这点来说，将进行专项论证的岩质边坡高度起点定为30m似乎有一定依据，但是，前面已经指出，该规范中岩体等效内摩擦角的概念是完全错误的[4]。全文强制的《地基通用规范》不应受制于既有规范的错误做法，不应建立在既有规范的错误基础上。

根据《边坡规范》2013版，需要设计人自己想办法从而带来设计风险的情形还应该有高度大于15m的III类岩质边坡和高度不小于25m的I、II类岩质边坡坡率允许值的确定（该规范岩质边坡坡率允许值表未提供坡率允许值的边坡中包含这些边坡），虽然该规范第14.2.3条规定这些边坡坡率允许值应通过稳定性计算分析确定（这似乎为设计人提供了办法），但这里的坡率允许值事实上是抗拉裂坡率允许值，无法通过稳定性计算分析进行确定，这是因为：当无外倾结构面时，这些边坡在坡率远大于相应坡率允许值甚至坡面直立时也是稳定的。高度大于15m的III类岩质边坡和高度不小于25m的I、II类岩质边坡包含了很多高度不大于30m的岩质边坡，因此，如果对高度大于30m的岩质边坡工程需要进行专项论证，那么，对高度大于15m而不大于30m的III类岩质边坡工程和高度不小于25m而不大于30m的I、II类岩质边坡工程也需要进行专项论证；反过来说，如果对后者不需要进行专项论证，那么，对前者也不需要进行专项论证。顺便指出，笔者的研究表明，该规范岩质边坡坡率允许值表用到的边坡岩体分类方案是错误的[4]。

上述情况说明，将进行专项论证的岩质边坡高度起点定为30m依据不足。

顺便指出，无论土质边坡高度是否超过15m，岩质边坡高度是否超过30m,按《边坡规范》2013版进行边坡支护设计不能确保边坡在设计使用期稳定，原因在于：当边坡稳定系数不小于1而小于稳定安全系数时，由滑面粘聚力和内摩擦角决定的主动岩石压力为0或为负值。笔者早在2008年就提出的按稳定性公式反算法能消除该规范抗失稳支护结构岩土荷载计算方法不当带来的诸多问题[4]。

②在执行中有时会遇到困难：a）一些地区（例如在青海龙羊峡一带）的边坡地层是亦岩亦土、非岩非土的半成岩，如果将这种边坡工程专项论证的高度起点定为30m，那么，这是否违反《地基通用规范》的强制性规定将是难以判断的；b）边坡高度是否或如何包括切坡上方和堆坡下方的既有自然坡高度不明确，使得边坡高度是否达到专项论证的高度起点不明确。

③对进行专项论证的岩质边坡工程和土质边坡工程的边坡高度起点分别实行一刀切的做法不切实际。虽然在同等条件下，边坡高度越大，风险越高，但边坡高度相同时，不同地区的工程风险是有差别的。边坡工程常常是单位工程或子单位工程，但在很多情况下规模不大，对外地企业参与竞标缺乏吸引力，当地企业工程经验相对更加重要。黄土高原地区高度较大的黄土边坡工程经验相对较多，其他地区这类边坡的工程经验相对较少；基岩裸露山区高度较大的岩质边坡工程经验相对较多，其他地区这类边坡的工程经验相对较少；膨胀土分布较广地区膨胀土边坡工程经验相对较多，其他地区这类边坡的工程经验相对较少。在同等条件下，某类边坡的工程经验越多，工程风险越小。

（8）对一些边坡工程进行专项论证不是《地基通用规范》前言所称的“保障……工程安全……的控制性底线要求”。

①《地基通用规范》没有对边坡工程专项论证需要采用的技术方法进行规定。目前一些地区的边坡工程专项论证就是对边坡治理方案增加一个专家评审环节。由于专家知识的局限性，这个环节不排除把原本相对安全的设计计算方法改成相对不安全的设计计算方法的可能。例如：对可能沿土岩界面滑动的边坡，设计人原本只取了土岩界面上的前部土体进行推力计算，专家论证时，因认为这样做不安全而要求对土岩界面上全部土体进行推力计算。但这样做的结果有时反而会导致推力更小，因为后部条块的推力有时因条块高度小而为负值。如果因此出现边坡变形失稳事故，论证专家并不承担相应责任。如果设计人不采纳专家论证意见，那么专家论证没有实际意义。

②前面的分析表明，《地基通用规范》要求进行专项论证的那些边坡工程中，有一些边坡工程的设计风险与不要求进行专项论证的边坡工程相当，甚至低于不要求进行专项论证的边坡工程；还有一些边坡工程与不要求进行专项论证的边坡工程的界限是模糊的。

③ 边坡工程专项论证虽然在总体上有利于边坡工程在强度、变形和耐久性方面满足要求，但边坡工程在强度、变形和耐久性方面满足要求不以边坡工程专项论证为前提，不是非做专项论证不可。

（9）《地基通用规范》关于边坡工程专项论证的上述规定不明确工程所处阶段会给该规定的执行带来困惑，究竟是在勘察、设计和施工的各个阶段都进行专项论证还是在其中的任意一个或任意两个阶段进行专项论证不得而知。

边坡工程勘察阶段边坡治理方案尚未形成，在勘察阶段进行专项论证为时尚早。根据过往经验，若在设计阶段进行专项论证，因边坡工程施工还未进行，施工图也未形成，当发现勘察文件存在错漏（不少时候恰恰是在设计阶段应用勘察文件时发现勘察文件新的错漏）时，仍有条件对勘察文件进行调整。

边坡工程的设计风险与施工风险是不完全相同的，例如：计算模型与实际差别大会给边坡工程设计带来风险，但不一定给边坡工程施工带来风险。边坡工程施工部分遵循既有的做法，即对危险性较大的分部分项工程编制专项施工方案即可。